第二十一讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护.doc

第二十一讲 电解池 金属的电化学腐蚀与防护高考目标导航 考纲导引考点梳理1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。1.电解原理2.电解原理的应用3.金属的腐蚀与防护基础知识梳理一、电解原理1.电解：使 通过 溶液(或 电解质)而在 两极引起 反应的过程2.电解池：(也叫电解槽)把 转变为 的装置3电解池的工作原理 以电解CuCl2溶液为例(1)电极名称和电极反应：与电源正极相连的为 极，发生 反应，电极反应式为： ；与电源负极相连的为 极，发生 反应，电极反应式为： ； (2)总反应方程式： 。4. 电极产物的判断及有关反应式的书写：原电池的两极称为正、负极，是由两极材料的相对活泼程度决定。(原电池的正、负极在内电路中有时也称为阴极、阳极)电解池的两极称为阴、阳极，是由外接电源决定。原电池和电解池中，阳离子总是向阴极移动，阴离子总是向阳极移动。电极产物的判断：阴极与电源负极相连，得电子发生还原反应。其规律有两个：一是电极本身不参加反应；二是电解质溶液中氧化性强的阳离子先得电子放电，如AgFe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2，要注意到金属活动性顺序表中Al及Al前面的金属离子在溶液中不放电。阳极与电源正极相连，失去电子发生氧化反应。其规律有两个：一是若阳极为活性电极(除Pt、Au之外的金属作电极)，电极本身失去电子被氧化，电解质溶液中的阴离子不参与电极反应；二是若阳极为惰性电极(Pt、Au或非金属作电极)，电解质溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，活性电极无氧酸根（S2IBrCl）OH含氧酸根。电极方程式、电解方程式的书写 书写电解反应的一般步骤是：（以写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式为例）第一步：明确溶液中存在哪些离子 溶液中的阳离子：Cu2、H， 阴离子：OH、SO。第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序 阴极：Cu2H 阳极：OHSO第三步：写电极反应式和总的电解方程式阴极：2Cu24e=2Cu 阳极：4OH4e=2H2OO2或2H2O4e=O24H使得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：2Cu22H2O2CuO24H(离子方程式)或2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。注意 上述例子中的电极若换成铜棒，阳极反应式为：Cu2e=Cu2，阴极反应式不变；电极反应式的书写要以实际放电的离子表示，但电解方程式的书写中，弱电解质要以分子式的形式书写。如本例中的阳极反应式可写为OH，但是电解总反应方程式则必须写为H2O。5以惰性电极电解电解质溶液的类型类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴：2H+ + 2e- = H2阳：2OH- -4e- = 2H2O+O2NaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变水分解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜6.电化学计算的基本方法原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算根据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。二、电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极反应：阳极 ； 阴极： ；(2)总反应方程式： 。(3)应用： 氯碱工业制烧碱、氯气、氢气。2电镀铜或电解精炼铜(1)两极材料：待镀金属或精铜做 极，镀层金属或粗铜做 极。(2)电极反应：阳极： ； 阴极： 。3电解冶炼钠(电解熔融NaCl)电极反应：阳极： ； 阴极： ；总反应方程式： 。应用：冶炼Na、Mg、Al等活泼金属。三、金属的腐蚀与防护1金属的腐蚀 金属腐蚀速度比较：电解原理原电池原理化学腐蚀有防护措施的腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与干燥气体或非电解质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触特点无电流产生有电流产生本质金属失电子变成金属阳离子而被氧化（Mne-Mn+）金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程相互关系两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更严重2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较析氢腐蚀吸氧腐蚀条件 金属在较强的酸性溶液中 金属在中性或酸性很弱的溶液中 电极反应 负极(Fe)： 正极(C)： 负极(Fe)： 正极(C)： 发生情况相对较少，腐蚀速率一般较快 非常普遍，腐蚀速率一般较慢 联系 两种腐蚀常相继发生，吸氧腐蚀为主 3.金属的防护(1)加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。(2)电化学防护： 牺牲负极的正极保护（原电池原理），正极：被保护的金属设备；负极：比被保护的金属活泼的金属 。外加电流的阴极保护（电解原理），阴极：被保护的金属设备；阳极：惰性电极。(3)添加缓蚀剂，改变金属的结构。如制成合金等。要点透析一、电极产物的判断及有关反应式的书写例1 右图装置中，U型管内为红墨水a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是( )A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是：Fe2e=Fe2+Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀二、电解规律及相关计算例2下列叙述错误的是( )A. 钢铁表面发生吸氧腐蚀时，钢铁表面水膜的pH增大B. 电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解的铜的质量比阴极析出的铜的质量少C. 在镀件上电镀锌，用锌作阳极D. 工作时，在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子过程班级 姓名 高考真题 1.（2011广东高考12）某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是（ ）A、a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B、a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2+2e-= CuC、无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D、a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动2.（2011海南高考12）根据下图，下列判断中正确的是( )A烧杯a中的溶液pH升高 （本题双选）B烧杯b中发生氧化反应 C烧杯a中发生的反应为2H+2eH2D烧杯b中发生的反应为2Cl2eCl23.（2011山东高考15）以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ）A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B.因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C. 电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D.镀锌层破损后对铁制品失去保护作用4.（2011全国卷I10）用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的（ ）A. CuSO4 B. H2O C. CuO D. CuSO45 H2O 5.（2009安徽卷）Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下，点解总反应：2Cu+H2O=Cu2O+H2。下列说法正确的是( )A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。6.（2011北京高考26）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示。（1）溶液A的溶质是 ；（2）电解饱和食盐水的离子方程式是 （3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在23。用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 （4）电解所用的盐水需精制。除去有影响的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-c（SO42-）c（Ca2+）。精致流程如下（淡盐水和溶液A来自电解池）：盐泥a除泥沙外，还含有的物质是 。过程中将NH4+转化为N2的离子方程式是 。BaSO4的溶解度比BaCO3的小。过程中除去的离子有 。经过程处理，要求盐水中c 中剩余Na2SO3的含量小于5mg /L ,若盐水b中NaClO的含量是7.45 mg / L ,则处理10m3 盐水b ，至多添加10% Na2SO3溶液 kg（溶液体积变化忽略不计）。7.（2011四川高考）甲、乙、丙、丁、戊为原子序数依次增大的短周期元素。甲、丙处于同一主族，丙、丁、戊处于同一周期，戊原子的最外层电子数是甲、乙、丙原子最外层电子数之和。甲、乙组成的常见气体X能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；戊的单质与X反应能生成乙的单质，同时生成两种溶于水均呈酸性的化合物Y和Z，0.1mol/L的Y溶液pH1；丁的单质既能与丙元素最高价氧化物的水化物的溶液反应生成盐L，也能与Z的水溶液反应生成盐；丙、戊可组成化合物M。请回答下列问题：戊离子的结构示意图为_ _。写出乙的单质的电子式：_ _ _。戊的单质与X反应生成的Y和Z的物质的量之比为2 ：4，反应中被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为_。写出少量Z的稀溶液滴入过量L的稀溶液中发生反应的离子方程式：_ _。按如图电解M的饱和溶液，写出该电解池中发生反应的总反应方程式： _。将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中，观察到的现象是_ _。8.（2010四川理综卷）碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如右图所示。请回答下列问题：(1)碘是 (填颜色)固体物质，实验室常用 方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。(2)电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区。另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。电解时，阳极上发生反应的电极反应式为 ；阴极上观察到的实验现象是 。(3)电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I。请设计一个检验电解液中是否有I的实验方案，并按要求填写下表。要求：所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用品自选。试剂：淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。 实验方法实验现象及结论(4)电解完毕，从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下：步骤的操作名称是 ，步骤的操作名称是 。步骤洗涤晶体的目的是 。9.（2010山东卷）（12分）对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。（1）以下为铝材表面处理的一种方法：碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是（用离子方程式表示） 。为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的_。aNH3 bCO2 cNaOH dHNO3 以铝材为阳极，在H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为_ 取废电解液，加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_ _ （2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是_ _。（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。 若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_ _。10.（2010天津卷）（14分）X、Y、Z、L、M五种元素的原子序数依次增大。X、Y、Z、L是组成蛋白质的基础元素，M是地壳中含量最高的金属元素。回答下列问题： L的元素符号为_ ；M在元素周期表中的位置为_；五种元素的原子半径从大到小的顺序是_（用元素符号表示）。 Z、X两元素按原子数目比l3和24构成分子A和B，A的电子式为_ _，B的结构式为_ _。 硒（se）是人体必需的微量元素，与L同一主族，Se原子比L原子多两个电子层，则Se的原子序数为_，其最高价氧化物对应的水化物化学式为_ _。该族2 5周期元素单质分别与H2反应生成l mol气态氢化物的反应热如下，表示生成1 mol硒化氢反应热的是_（填字母代号）。班级 姓名 a+99.7 molL1 b+29.7 molL1 c20.6 molL1 d241.8 kJmol1 用M单质作阳极，石墨作阴极，NaHCO3溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热分解生成化合物Q 。写出阳极生成R的电极反应式：_ _；由R生成Q的化学方程式：_。11.（2009江苏卷）（8分）以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、过二硫酸钠和氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：（1）反应I前需在FeSO4溶液中加入 （填字母），以除去溶液中的Fe3+ A.锌粉 B.铁屑 C.KI溶液 D.H2（2）反应需控制反应温度低于35，其目的是 。（3）工业生产上常在反应的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是 。（4）反应常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极发生地电极反应可表示为 。12.（2009全国卷1）下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4浓度为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：电源的N端为 极；电极b上发生的电极反应为 ；列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积： ；电极c的质量变化是 g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液 ；乙溶液 ；丙溶液 ；如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ 。模拟演练1.若某电能与化学能的转化装置（电解池或原电池）中发生反应的总反应离子方程式是：Cu+2H+=Cu2+H2，则关于该装置的有关说法正确的是（ ）A该装置可能是原电池，也可能是电解池 B该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸C该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极D该装置只能是电解池，电解质溶液不可能是盐酸2.向水中加入等物质的量的Ag、Pb2、K、SO42、NO3、Cl，用惰性电极电解该溶液，并收集两极气体产物，则氧化产物与还原产物的质量之比为（ ）。A. 35.5:108B. 16:207C. 108:35.5 D. 8:13.右图表示的是钢铁在海水中的锈蚀过程，以下有关说法正确的是（ ）A. 该金属腐蚀过程为吸氢腐蚀B. 正极为C，发生的反应为氧化反应 C. 在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀D. 正极反应为：O2 + 2H2O + 4e =4OH4.如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向（乙）中滴入酚酞溶液，在E极附近显红色。则以下说法不正确的是（ ）A电源B极是正极B（甲）、（乙）装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量比为1222C欲用（丙）装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液选择AgNO3溶液D装置（丁）中Y极附近红褐色变浅，说明氢氧化铁胶粒带正电荷5.如图所示，a、b、c均为石墨电极，d为碳钢电极，通电进行 电解。假设在电解过程中产生的气体全部逸出，下列说法正确的是（ ）A甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变B甲烧杯中a的电极反应式为4OH4eO22H2OC电解一段时间后，将甲、乙两溶液混合，一定产生蓝色沉淀D当b极增重3.2g时，d极产生的气体为2.24L（标准状况）6.用惰性电极以直流电串联电解分装在甲、乙两烧杯中的200mL0.3 molL-1 NaCl溶液和300mL0.2 molL-1的AgNO3溶液，当产生0.56L(标准状况下)Cl2时停止电解，取出电极，将两杯溶液混合，则混合液的pH为(设混合后溶液的总体积为500mL)（ ）A1.4 B7 C5.6 D12.67.(2011湛江模拟)已知：含Fe2+的溶液与铁氰化钾K3Fe(CN)6溶液反应生成具有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀，离子方程式为：3Fe2+2Fe(CN)63-=Fe3Fe(CN)62。现可用如图装置在浸有铁氰化钾浅黄色溶液的滤纸上写出蓝色的字“神奇的化学”，据此判断下列说法正确的是( )班级 姓名 A.直流电源的a极是阴极B.直流电源的b极是负极C.阳极反应为：Fe(CN)63-+e=Fe2+6CND.“电笔”笔尖材料是铁，其电极反应为：Fe-2 e= Fe2+8.(2011肇庆模拟)关于用惰性电极电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是( )A.电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B.若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C.若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D.电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性9.(2011济南模拟)如图装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是( )10(2011潮州模拟)用铂作电极电解500 mL含KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液一段时间后，在两极均生成11.2 L标准状况下的气体，原溶液中Cu2+的物质的量浓度为( )A.0.5 mol/L B.1 mol/L C.2 mol/L D.无法确定11（2011南京调研）图K301两个装置中，液体体积均为200 mL，开始工作前电解质溶液的浓度均为0.5 mol/L，工作一段时间后，测得有0.02 mol电子通过，若忽略溶液体积的变化，下列叙述正确的是( )A产生气体体积B中阴极质量增加，中正极质量减小C电极反应式：中阳极：4OH4e=2H2OO2中负极：2H2e=H2D溶液的pH变化：减小，增大 图K30112.（2011抚顺六校一模）下列叙述正确的是( )A电解稀硫酸可能发生的反应是Cu+H2SO4 CuSO4+H2 B在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应 C给蓄电池充电时，将蓄电池的负极与电源的正极相连 D在铜的电解精炼过程中，电解质CuSO4溶液中Cu2+浓度始终不变13.在铁制品上镀上一定厚度的铜，以下电镀方案中正确的是( )A铜作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Fe2+ B铜作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Cu2+C铜作阴极，铁制品作阳极，溶液中含Fe3+D铜作阳极，铁制品作阴极，溶液中含Cu2+14.（2011济南一模） 某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为31。滴入几滴石蕊溶液后，用石墨作电极电解该混合溶液，根据电极产物，电解过程可明显分为三个阶段。下列叙述中，不正确的是( )A. 阴极自始至终只产生H2B. 电解过程中，溶液颜色呈现红色紫色蓝色的变化C.电解过程中，Na+和SO42-4的物质的量浓度保持不变D. 第一阶段中阴、阳两极产生的气体混合引燃后，恰好完全反应得到HCl15.利用右图装置，可模拟铁的电化学防护。下列有关说法正确的是 （ ）A若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于M处B若X为锌板，K置于M或N处，均能减缓铁的腐蚀C若X为碳棒，K置于M或N处，一段时间后溶液pH均不变D若X为碳棒，K置于M或N处，Cl均向X电极移动16. (2011徐州模拟)A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯分别盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了16g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图。据此回答下列问题：(1)M为电源的_极(填写“正”或“负”)；电极b上发生的电极反应式为_。(2)计算电极e上生成的气体在标准状况下的体积_。(3)写出乙烧杯中发生电解的总反应式_ _。(4)如果电解过程中B溶液中的金属离子全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？_。(5)此时要使丙中溶液恢复到原来的状态，操作是_。17.某化学研究小组以铜为电极电解饱和食盐水，探究过程如下：【实验1】：如右下图装置，电源接通后，与电池负极相连的铜丝上有大量气泡产生；与电池正极相连的铜丝由粗变细。电解开始30s内，阳极附近出现白色浑浊，然后开始出现橙黄色浑浊，此时测定溶液的pH约为10。随着沉淀量的逐渐增加，橙黄色沉淀慢慢聚集在试管底部，溶液始终未出现蓝色。【实验2】：将实验1中试管底部的橙黄色沉淀取出，分装在两支小试管中，以后的操作和现象如下：阅读资料：常见铜的化合物颜色如下：物 质颜 色物 质颜色氯 化 铜固体呈棕色，浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色氢氧化亚铜(不稳定)橙黄色碱式氯化铜绿色氢氧化铜蓝 色氧化亚铜砖红色或橙黄色氯化亚铜白 色请回答下列问题：（1） 铜的常见正化合价为_ 、_ _，最终试管底部橙黄色沉淀的化学式_ _；（2）阴极上发生的反应为： 阳极上发生的反应为： （3）写出实验2中、的离子方程式_ _ _ _，_。18. 事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_。AC(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H0B2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) H0CNaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1) H0 以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应式为_。 电解原理在化学工业中有着广泛的应用。现将你设计的原电池通过导线与右图中电解池相连，其中a为电解液，X和Y均为惰性电极，则：若a为CuSO4溶液，则电解时的化学反应方程式为_。若电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，当阳极产生的气体672 mL（标准状况下）时，溶液的pH = （假设电解后溶液体积不变）。 19.(2011焦作调研) 如图所示3套实验装置，分别回答下列问题：（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应为 。（2）装置2中的石墨是 极（填“正”或“负”），该装置发生的总反应的离子方程式为 。（3）装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L的CuSO4溶液。反应一段时间后，停止通电。取出Cu电极，洗涤、干燥、称量、电极增重 0.64 g。 电源的M端为 极，甲烧杯中铁电极的电极反应为 ； 乙烧杯中电解反应的离子方程式为 ； 甲、乙两烧杯中生成的气体标准状况下共 mL。现实生活中,人人都有梦想,都渴望成功,都想找到一条成功的捷径。其实,捷径就在你的身边,那就是勤于积累,脚踏实地,积极肯干。答案 电流 电解质 熔融状态的 阴阳 氧化还原 电能 化学能 阳 氧化 电解2Cl2e = Cl2 阴 还原 Cu22e = Cu Cu2+2Cl-=Cl2+ Cu电解2Cl2e = Cl2 2H2e = H2 2NaCl+ 2H2O =2NaOH+Cl2+H2阴 阳 Cu2e-=Cu2+ Cu2+2e-=Cu 2Cl-2e-=Cl2 2Na+2e-=2Na电解2NaCl=2Na+ Cl2 析氢腐蚀吸氧腐蚀条件 金属在较强的酸性溶液中 金属在中性或酸性很弱的溶液中 电极反应 负极(Fe)：Fe2eFe2+正极(C)：2H2eH2 负极(Fe)：2Fe4e2 Fe2+正极(C)：2H2OO24e4OH发生情况相对较少，腐蚀速率一般较快 非常普遍，腐蚀速率一般较慢 联系 两种腐蚀常相继发生，吸氧腐蚀为主 例1、【答案】B【解析】Fe与C及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe2e=Fe2；C是正极，在a中发生吸氧腐蚀，a中压强减小，b中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低。故选B。例2、【答案】D【解析】钢铁表面发生吸氧腐蚀时，正极反应为2H2OO24e=4OH，由于生成OH，钢铁表面水膜的pH增大，A对；电解精炼铜时，粗铜中含有杂质Zn、Fe等，则阳极先是Zn、Fe等放电，后为Cu放电，因此阳极溶解的铜的质量比阴极析出的铜的质量少，B对；在镀件上电镀锌，可以用锌作阳极，C对；原电池工作时负极发生氧化反应，为失电子过程，电解池工作时阴极发生还原反应，为得电子过程，D错。高考真题1. 【答案】选D。【解析】解答本题应从原电池原理和电解原理及其金属的置换反应考虑。a和b不连接时，铁比铜活泼，从溶液中置换出铜，A项正确；a和b连接时，形成原电池，铁作为负极而溶解，铜作为正极，溶液中的Cu2得到电子被还原成铜单质，所以B项都正确,无论a和b是否连接，装置中都发生Fe+Cu2= Cu+Fe2+反应，溶液会从蓝色逐渐变为浅绿色，C项正确；如果a和b分别连接直流电源正、负极，该装置为电解池,Cu为阳极，Fe为阴极，则溶液中的阳离子向阴极移动，即向铁电极移动，D项不正确，故选D。2. 【答案】选A、B。【解析】解答本题要明确以下三点：（1）盐桥起导电和平衡电荷的作用；（2）一般是活泼金属作原电池的负极；（3）正极发生吸氧腐蚀。Zn比Fe活泼，所以Zn作负极，发生氧化反应，电极反应式为：Zn2eZn2+；Fe作正极，氧气在该电极上发生还原反应，电极反应式为：2H2O+O2+4e4OH，反应后溶液pH升高。3. 【答案】选C。【解析】解答本题时应明确电池及电解工作原理，对于其应用也要掌握。A项，未通电前上述镀锌装置可构成原电池，因原电池反应与电镀时所发生的反应为不同的两个反应，故电镀过程不是该原电池的充电过程，A错误；B项，电解过程中确实存在电能转化成热能的情况，但电镀时通过的电量与析出的锌的量存在确定的关系，与能量的其他转化无关，B错误；D项，镀锌层破损后，能形成锌铁原电池，铁为正极，锌为负极，同样起到保护铁的作用，D错误。4. 【答案】选C。【解析】解答本题时应注意找出真正从体系中脱离的物质，脱离什么补什么。由阳极反应式：4OH4e=2H2OO2， 阴极反应式：Cu22e=Cu，可知从体系中脱离的是Cu和O2，相当于CuO，故选C。5. 【答案】A【解析】由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H反应，电极反应为：2H2e=H2，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu2OH2e=Cu2OH2O，当有0.1mol电子转移时，有0.05molCu2O生成，D选项错误。6.【解析】充分利用图示条件判断电极和相关反应及产物；除杂过程中不同的离子使用不同的方法，同时注意题目条件的提示，如“将NH4+转化为N2”等。（1）电解饱和食盐水时的两极反应分别为：阳极：2Cl- - 2e- = Cl2，阴极：2H+ + 2e- = H2。阳极产生Cl2，阴极产生H2，同时水的电离H2O H + OH-由于H浓度减小而得到促进，产生OH-，因此溶液A为NaOH溶液。（2）电解饱和食盐水时的总反应式：2Cl- + 2H2O H2 + Cl2 + 2OH-。（3）Cl2与水发生反应：Cl2+H2OHCl+HClO，增大溶液中盐酸的浓度，使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出。（4）将粗盐水与含Cl2的淡盐水混合后，溶液中的杂质微粒有Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-、Cl2。盐泥a中除泥沙外，还有加入NaOH溶液时反应产生的沉淀，即Mg2+发生反应生成Mg(OH) 2：Mg2+2OH-=Mg(OH) 2。 过程中加入NaOH溶液将NH4+转化为N2时，因N元素化合价升高，因此发生氧化还原反应，NH4+是还原剂，成分中氧化剂只有Cl2，故Cl2 +NH4+N2+ Cl-结合电子守恒、电荷守恒和原子守恒，配平反应即为3Cl2 +8OH-+2NH4+=N2+6Cl-+8 H2O。加入NaOH溶液调pH至11后，盐水a中的杂质离子中一定有Ca2+、SO42-、OH-，还可能有过量Cl2与NaOH发生反应Cl2+2OH- Cl-+ClO-+ H2O生成的ClO-。过程中由于BaCO3的溶解度比BaSO4小，加入BaCO3时，发生反应SO42- (aq) + BaCO3(s) BaSO4(s) + CO32- (aq)；由于c(SO42-)c(Ca2+)，故反应产生的c(CO32-)c(Ca2+)，发生反应CO32- +Ca2+= Ca CO3，从而除去Ca2+和SO42-。往含有NaClO的溶液中加入Na2SO3时，发生反应NaClO+Na2SO3=NaCl+Na2SO4。m(NaClO)=7.45mg/L10m3103L/m3=74.5g，故NaClO+Na2SO3=NaCl+Na2SO474.5 12674.5g m(Na2SO3)故反应消耗的Na2SO3的质量m(Na2SO3)=126g。溶液中剩余的Na2SO3的最大质量m(Na2SO3) =5mg/L10m3103L/m3=50g，故总共加入的Na2SO3的质量不超过126g+50g=176g，至多添加的Na2SO3溶液的质量176g10=1760g=1.76kg。【答案】（1）NaOH（2）2Cl- + 2H2O H2 + Cl2 + 2OH-（3）Cl2与水发生反应：Cl2+H2OHCl+HClO，增大溶液中HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出。（4）Mg(OH) 2 3Cl2 +8OH-+2NH4+=N2+6Cl-+8 H2Ca2+、SO42- 1.767. 【解析】在解答该题时应注意：（1）突破口：甲.乙组成的常见气体X能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可知X为NH3；（2）Y和Z的推导涉及到氯气和过量氯气的反应；（3)在第（5）电解饱和食盐水时，要考虑产生的氯气要与NaOH溶液发生反应。由题中所给信息可知，甲：H，乙：N，丙：Na，丁：Al，戊：Cl，X：NH3；Y：NH4Cl，Z：HCl，L：NaAlO2，M：NaCl。其中涉及的反应为：3Cl2+ 4 NH3=N2+ 4HCl+ 2 NH4Cl；2Al+ 2NaOH+ 2H2O=2NaAlO2+3H2； 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2第（4）问涉及的反应为：NaAlO2+HCl +H2O=NaCl + Al（OH）3 。第（5）问涉及的反应为： NaCl + H2O NaClO +H2。【答案】8.（1）紫黑色 升华（2）2I-2e=I2（或I+6OH-6e=IO3+3H2O） 有气泡产生（3）实验方法实验现象及结论取少量阳极区电解液于试管中，加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉试液，观察是否变蓝。如果不变蓝，说明无。（如果变蓝，说明有。）（4）冷却结晶 干燥 洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质【解析】（1）考查物质的物理性质。（2）阳极发生失电子2I-2e=I2（或I+6OH-6e=IO3+3H2O）。阴极区加入氢氧化钾溶液，电解氢氧化钾实质是电解水。（3）考查I-的检验此题借助与碘单质遇淀粉变蓝色这一特性，要设法将碘离子转化为碘单质。（4）考查实验的基本操作。要求考生对整个流程分析透彻。9. 【解析】(1) 冒气泡的原因是Al与NaOH反应了，方程式为：2Al+2OH-+4H2O=2Al(OH)4-+3H2；使Al(OH)4-生成沉淀，最好是通入CO2，加HNO3的话，沉淀容易溶解。阳极是Al发生氧化反应，要生成氧化膜还必须有H2O参加，故电极反应式为：2Al+3H2O-6e -Al2O3+6H+；加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，是由于废电解液中含有Al3+，和HCO3-发生了互促水解。(2)电镀时，阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+。(3)铁被保护，可以是做原电池的负极，或者电解池的阴极，故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe做阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁是做负极，称为牺牲阳极保护法。【答案】（1）2Al+2OH-+4H2O=2Al(OH)4-+3H2；c 2Al+3H2O-6e -Al2O3+6H+； 因为 Al3+和HCO3-发生了互促水解； Al3+3HCO3-= Al(OH)3+CO2(2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+ (3)N 牺牲阳极保护法。10. 【解析】(1)X、Y、Z、L是组成蛋白质的四种元素且原子序数依次增大，故分别为：H、C、N、O元素；M是地壳中含量最高的元素，为Al，其在周期表的位置为第3周第A族；再根据五种元素在周期表的位置，可知半径由大到小的顺序是：AlCNOH。 (2) N和H 1：3构成的分子为NH3，电子式为；2：4构成的分子为N2H4，其结构式为。(3)Se比O多两个电子层，共4个电子层，14电子层上的电子数分别为：2、8 、18、6，故其原子序数为34；其最高价氧化物对应的水化物的化学式类似H2SO4，为H2SeO4。非金属性越强，与氢气反应放出的热量越多，故25周期放出的热量依次是：d、c、b、a，则第四周期的Se对应的是b。(4)Al作阳极失去电子生成Al3+，Al3+3HCO3-=Al(OH)3+3CO2，2Al(OH)3=Al2O3+3H2O。【答案】(1)O 第三周第A族 AlCNOH(2) (3) 34 H2SeO4 b(4) Al-3e-=Al3+ Al3+3HCO3-=Al(OH)3+3CO2 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O。11. 【标准答案】（1）B(2)防止NH4HCO3分解（或减少Fe2的水解）（3）降低K2SO4 的溶解度，有利于K2SO4 析出。（4）2SO42- -2e=2S2O82-【解析】（1）在FeSO4溶液中除去溶液中的Fe3+,最好选用铁屑或铁粉，比较简单。（2）如果温度过高会导致NH4HCO3分解同样也会加快Fe2的水解（温度越高水解速率越快）这样会使原料利用率降低。（3）由题目看出在III反应中生成的K2SO4 为固体，而K2SO4在无机溶剂中溶解度是比较大的，要想使K2SO4析出只能降低其溶解度所以加入醇类溶剂目的降低K2SO4 的溶解度。（4）根据阴阳极反应原理阳极失电子发生氧化反应， 此题实质是电解硫酸铵溶液，在根据反应后的产物得出正确的答